遷移金属酸化物ヘテロナノ構造による電界誘起抵抗スイッチング機構解明とデバイス展開

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09J06253
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 岡 敬祐 大阪大学, 基礎工学研究科, 特別研究員(DC1)
• キーワード: 遷移金属酸化物 / ナノワイヤ / 透過型電子顕微鏡 / 第一原理計算法 / レーザーMBE / 電解誘起抵抗スイッチング / VLS成長 / 酸化ニッケル

研究概要

遷移金属酸化物において発現する抵抗変化メモリデバイスの電界誘起抵抗スイッチング動作を,ナノ構造体を用いた制限空間で発現させることによって物理起源の解析を行う.この解析によってメモリデバイスの産業応用上必要不可欠な最適化指針の提唱を行うことを目的としている.昨年度までにナノ構造体を用いたメモリデバイスの開発、動作検証、詳細な動作メカニズムの解析及び最終ターゲットである透過型電子顕微鏡観察と電気伝導特性評価を同時に行う機構の開発に成功している.本年度は透過型電子顕微鏡観察を実際に行うこと及び電界誘起抵抗スイッチング動作の動作発現モデルを構築するための数値解析を行った.具体的な研究成果は
・海外共同研究先において透過型電子顕微鏡による直接観察の実施
・第一原理計算法を用いた動作発現モデルの構築
について成功した.
これらの成果が与えるインパクトは,通常の抵抗変化メモリの研究では解析困難であった固体内部の情報を,透過型電子顕微鏡と電気伝導測定による直接観察及び同時計測の実現によってメカニズムを詳細に検討可能にした点,数値計算を導入することによって実験的には解析困難である原子1つ1つの振る舞いをモデル化し従来では困難であった電界誘起抵抗スイッチング動作のモデル化に成功した点である.

研究成果

• [雑誌論文] Dual Defects of Cation and Anion in Memristive Nonvolatile Memory of Metal Oxides (2012)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Oka
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 134 ページ: 2535
  • DOI: 10.1021/ja2114344
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatial Nonuniformity in Resistive-Switching Memory Effects of NiO (2011)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Oka
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 133 ページ: 12482
  • DOI: 10.1021/ja206063m
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intrinsic Mechanisms of Memristive Switching (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Nagashima
  • 雑誌名: Nano Letters 巻: 11 ページ: 2114
  • DOI: 10.1021/nl200707n
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study on transport pathway in oxide nanowire growth by using spacing-controlled regular array (2011)
  • 著者名/発表者名: Annop Klamchuen
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 99 ページ: 193105
  • DOI: 10.1063/1.3660246
  • 査読あり
• [学会発表] A Oxide Nanowire Exposed Nanoscale Mechanisms of Memristor (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Nagashima
  • 学会等名: The 15th SANKEN International Symposium 2012, The 10th SANKEN Nanotechnology Symposium, Progress and Perspectives of Imaging Science and Technology-From Nano Structure To Human Behavior-
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2012-01-12
• [学会発表] Facile Patterning of Sub 20 nm Uniform Oxide Nanowires by Ultra-thin Anodic Aluminum Oxide Membrane Mask (2012)
  • 著者名/発表者名: G.Meng
  • 学会等名: The 15th SANKEN International Symposium 2012, The 10th SANKEN Nanotechnology Symposium, Progress and Perspectives of Imaging Science and Technology-From Nano Structure To Human Behavior-
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2012-01-12
• [学会発表] Manipulation of Long DNA molecule by Oxide Nanowires Embedded in Microfluidic Chip (2012)
  • 著者名/発表者名: S.Rahong
  • 学会等名: The 15th SANKEN International Symposium 2012, The 10th SANKEN Nanotechnology Symposium, Progress and Perspectives of Imaging Science and Technology-From Nano Structure To Human Behavior-
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2012-01-12
• [学会発表] Crucial Role of Dopant Incorporation Dynamics on Transport Properties of Semiconductor Oxide Nanowires (2012)
  • 著者名/発表者名: A.Klamchuen
  • 学会等名: The 15th SANKEN International Symposium 2012, The 10th SANKEN Nanotechnology Symposium, Progress and Perspectives of Imaging Science and Technology-From Nano Structure To Human Behavior-
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2012-01-12
• [学会発表] Nano-scale Origin of Non-volatile Resistive Switching Phenomena in Nickel Oxide (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Oka
  • 学会等名: 7th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2011-11-11
• [学会発表] Nature of Memristive Switching Revealed by Self-assembled Oxide Nanowire (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Nagashima
  • 学会等名: 7th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2011-11-11
• [学会発表] Spatially Controlled Uniform Oxide Nanowire Arrays by Ultra-thin AAO Membrane Mask (2011)
  • 著者名/発表者名: G.Meng
  • 学会等名: 7th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2011-11-10
• [学会発表] Integration of Oxide Nanowires in Microfluidic Chip for Long DNA Molecules Manipulation (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Rahong
  • 学会等名: 7th Handai Nanosdence and Nanotechnology International Symposium
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2011-11-10
• [学会発表] Dynamic Dopant Incorporation Rule on Semiconductor Oxide Nanowire Growth (2011)
  • 著者名/発表者名: A.Klamchuen
  • 学会等名: 7th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2011-11-10
• [学会発表] 酸化物ナノ細線を用いたReRAM機構の解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 長島一樹
  • 学会等名: 励起ナノプロセス研究会第7回研究会
  • 発表場所: ビッグ・アイ国際障害者交流センター,大阪(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-01
• [学会発表] Memristor using a Single Oxide Nanowire-Performance in Ultra Small Memory and Intrinsic Mechanism- (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Nagashima
  • 学会等名: 24th International Microprocesses and Nanotechnology Conference, Kyoto, Japan
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2011-10-24
• [学会発表] Memristor using a Single Oxide Nanowire-Performance in Ultra Small Memory and Intrinsic Mechanism- (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Nagashima
  • 学会等名: 24th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2011-10-24
• [学会発表] Nonvolatile Memory Phenomena within a Single Oxide Nanowire (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Yanagida
  • 学会等名: International Workshop on Quantum Nanostructures and Nanoelectronics
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2011-10-03
• [学会発表] 酸化物ナノワイヤによる抵抗変化メモリ局在伝導機構の解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 長島一樹
  • 学会等名: 化学工学会第43回秋季大会
  • 発表場所: 名古屋工業大学,愛知
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] 自己組織化酸化物ナノワイヤにおける成長ダイナミクスと電気輸送物性への影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 柳田剛
  • 学会等名: 化学工学会第43回秋季大会
  • 発表場所: 名古屋工業大学,愛知
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] ナノ制限空間を利用した不揮発性抵抗変化メモリ現象の動作メカニズム解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡敬祐
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学,山形
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] Pt/TiO_2/Pt極微メモリスタ素子特性の基底状態依存性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 長島一樹
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学,山形
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] メモリスタの物理起源 (2011)
  • 著者名/発表者名: 長島一樹
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学,山形
  • 年月日: 2011-08-30
• [学会発表] Intrinsic nature of nonvolatile resistive switching extracted by a single oxide nanowire (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Nagashima
  • 学会等名: The 11th International Symposium on Sputtering & Plasma Processes
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2011-07-06
• [学会発表] Crucial Role of Impurity Doping Dynamics on Transport Properties of VLS Grown SnO_2 Nanowires (2011)
  • 著者名/発表者名: A.Klamchuen
  • 学会等名: The 11th International Symposium on Sputtering & Plasma Processes
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2011-07-06
• [学会発表] 金属酸化物ナノワイヤを用いたメモリスタ-極微素子特性・動作起源解明- (2011)
  • 著者名/発表者名: 長島一樹
  • 学会等名: ナノ学会第九回大会
  • 発表場所: 北海道大学,北海道
  • 年月日: 2011-06-03